Файл: Омхольт, А. Полярные сияния.pdf

Результаты в общем согласуются с результатами преды­ дущих исследований. Небольшие различия приписываются тенденции к появлению высокочастотных пульсаций в ут­ ренние часы, для изучения которых в ранних работах при­ менялись недостаточно чувствительные приборы.

Эти результаты согласуются в основном с данными Крессуэлла [16], который занимался морфологией сияний по данным визуальных, фотометрических и телевизионных на­ блюдений и по снимкам камер полного обзора неба за нес­ колько лет в Колледже, Аляска. Распределение частоты появления пульсирующих сияний такое же, как и найден­ ное Квифтом и Петтерсеном [32]. Кроме того, согласно Крессуэллу [16], развитие пульсирующих полярных сияний над станцией происходит несколькими путями, наиболее вероятные из которых следующие:

1)сразу же после начала движения к полюсу в период суббурь;

2)в пределах диффузного окружения дискретных форм сияний, расширяющихся к экватору;

3)как дрейфующие к востоку пятна, появляющиеся в направлении к экватору от других сияний. Пульсирую­ щие сияния в форме пятен характерны для утренних часов. Старков и Ролдугин [2] пришли к аналогичному

ночей [32]. В последнем случае амплитуда монотонно умень­ шается с 200 рэлей в 22 ч 00 мин геомагнитного времени до примерно 30 рэлей в 4 ч 00 мин геомагнитного времени, тогда как в возмущенные ночи амплитуда резко возрастает в течение нескольких первых часов после начала возму­ щения и затем остается примерно постоянной. Средняя модуляция (отношение амплитуды пульсации к среднему значению интенсивности свечения) составляла от 10 до 30% для наиболее возмущенных и от 10 до 15% для менее возмущенных ночей. В период наиболее возмущенных ночей

222 ГЛАВА 7

магнитной широты, причем меньше на более высоких ши­ ротах (п. 7.2.2).

Исследовалась частота появления пульсаций и всплес­ ков рентгеновских лучей в функции местного времени [41], а также их связь с магнитными суббурями [13]. Оказалось, что разнообразные временные особенности вторжений энер­ гичных электронов в зону полярных сияний наблюдаются в периоды развития суббурь, но что эти временные характе­ ристики существенно различны в зависимости от местного времени. Мак-Феррон и др. [34] суммировали характерные особенности пульсаций на полярной диаграмме. Из нее сле­ дует, что на ночной стороне, где могут наблюдаться пуль­ сации свечения, преобладают шумовые всплески и импульсы, а не квазисинусоидальные пульсации. Последние появ­ ляются главным образом в полдень и вечером.

Изучение морфологии пульсаций только начинается; необходимы дальнейшие исследования, чтобы наблюдения пульсаций стали полезным инструментом для изучения яв­ лений в магнитосфере.

ЛИТЕРАТУРА

1.Джорджио Н. В., сб. «Спектральные, электрофотометрические

ирадиолокационные исследования полярных сиянии и свече­

209 (1967).

5.Akasofu S.-I., Planet. Space Sei., 12, 273 (1964).

и магнитосферные суббури, изд-во «Мир», М., 1971.)

7.Arnoldy R. L., J. Geophys. Res., 75, 228 (1970).

9.Berger S., Planet. Space Sei., 11, 867 (1963).

10.Brekke A., Thesis, Univ. of Oslo, 1969.

11.Campbell W. 1)7., Rees M. H., J. Geophys. Res., 66, 41 (1961).

12.Coronlti F. V., Kennel C. F., J. Geophys. Res., 75, 1279 (1970).

13.Coroniti F. V., McPherron R. L., Parks G. K., J. Geophys. Res., 73, 1715 (1968).

14.Cresswell G. R., Rep. UAGR-206, Geophysical Institute, Univ. of Alaska, 1968.

15.Cresswell G. R., Planet. Space Sei., 16, 1453 (1968).

16.Cresswell G. R., J. Atmosph. Terrest. Phys., 34, 549 (1972).

17.Cresswell G. R., Belon A. E., Planet. Space Sei., 14, 299 (1966).

18.Cresswell G. R., Davis T. N., J. Geophys. Res., 71, 3155 (1966.)

19.Davis T. N., in Atmospheric Emissions, eels. В. М. McCormac, А. Omholt, Van Nostrand Reinhold Co., 1969.

20.Eather R. H., The Birkeland Symposium on Aurora and Magnetic

Storms, eds. J. Holtet, A. Egeland, 1968, p. 111.

21. Egeland A., Omholt A., Geofys. Publikasjoner, 26, № 6 (1966).

22.Egeland A., Omholt A., in Aurora and Airglow ed. B. M. McCor­ mac, Reinhold Publ. Co., 1967, p. 143.

23.Evans D. S., J. Geophys. Res., 72, 4281 (1967).

26.Heppner J. P., J. Geophys. Res., 59, 329 (1954).

27.Heppner J. P., Report № D. R. 135, Defence Research Board, Canada, 1958.

28.Hilliard R. L., Shepherd G. G., Planet. Space Sei., 14, 383 (1966).

29.International Auroral Atlas, Edinburgh Univ. Press, 1963.

30.Iyengar R. S., Shepherd G. G., Canadian J. Phys., 39, 1911 (1961).

33.Lampion M., J. Geophys. Res., 72, 5817 (1967).

34.McPherron R. L., Parks G. К ., Coroniti F. V., Ward S. H., J.

Geophys. Res., 73, 1697 (1968).

35. Milton D. W., McPherron R. L., Anderson K. A., Ward S. H

J. Geophys. Res., 72, 414 (1967).

36.Murcray \V. B., J. Geophys. Res., 64, 955 (1959).

37.Omholt A., Planet. Space Sei., 10, 247 (1963).

J.Geophys. Res., 73, 1685 (1968).

42.Parkinson T. £>., Zipf E. C., Dick K. A., J. Geophys. Res., 75, 1334 (1970).

45.Paulson К. V., Shepherd G. G., Graystone P., Canadian J. Phys., 45, 2813 (1967).

46.Rosenberg T. / ., Bjordal /., Kvifte G. /., J. Geophys. Res., 72, 3504 (1967).

47.Rosenberg T. J., Bjordal J., Trefall H., Kvifte G. J., Omholt A.,

Egeland A., J. Geophys. Res., 76, 122 (1971).

48.Scourfield M. IV. J., Parsons N. R., Planet. Space Sei., 17, 1141 (1969).

49.Shepherd G. G., Pemberton E. V., Radio Sei., 3, 650 (1968).

50.S/0rmer C. The Polar Aurora, Oxford, Clarendon Press. 1955.

51.Victor L. /., J. Geophys. Res., 70, 3123 (1965).

Глава 8

Оптические сияния и радионаблюдения

8.1.Введение

Вразд. 2.2 подробно рассматривалась взаимосвязь оп­ тического излучения полярных сияний и увеличения ско­ рости ионизации. В этой главе будет рассмотрена связь оп­ тических сияний с влиянием повышенной ионизации на распространение радиоволн. Наблюдается несколько важ­ ных и существенно различных явлений в радиодиапазоне, связанных с полярными сияниями. К ним относятся: ло­ кальное поглощение радиоволон; отражение от спорадичес­ кого слоя Е, образованного диффузными протяженными сияниями; рассеяние радиоволн; ОНЧ-излучения и радио­

шумы; появляющееся довольно редко поглощение радио­ волн в полярной шапке, охватывающее большие площади. Полярные сияния усиливают обратное рассеяние непогло­ тившихся радиоволон. Это явление часто называют радио­ сияниями.

В этой книге мы не будем подробно останавливаться на радиоявлениях, а сконцентрируем внимание на прямой связи радио- и оптических сияний. Радионаблюдения мо­ гут проводиться при любой погоде, поэтому этим методом можно получить много ценных результатов по общей мор­ фологии полярных сияний и их взаимосвязи с явлениями

вмагнитосфере.

8.2.Поглощение радиоволн

Хорошо известно, что полярные сияния сопровождают­ ся поглощением радиоволн в ионосфере (см., например, [32, 39, 40, 491). Ниже мы рассмотрим, как проявляется эта корреляция и как ее можно объяснить, не останавливаясь

при этом на механизме радиопоглощения и не рассматривая аппаратуру, используемую для измерений. Детальный об­ зор аврорального поглощения радиоволн на высоких час­ тотах дал Харгривс [32]. Существование по крайней мере статистической взаимосвязи между свечением полярных сияний и поглощением радиоволн было установлено рядом

5577 Â [01] (поле зрения фотометра 5°) и риометрическими измерениями поглощения космического радиоизлучения на частоте 27 МГц. Связь между концентрацией электронов N в момент t и функцией мгновенной скорости образования электронов q определяется уравнением баланса ионизации

отношение концентраций отрицательных ионов и электро­ нов. Величина q равна скорости новообразования, т. е. примерно пропорциональна скоростям эмиссии полос первой отрицательной системы азота № + и зеленой линии кислорода 5577 Ä (разд. 2.2 и п. 4.2.2).

Процессы рекомбинации могут быть довольно сложны­ ми, особенно в области D. Следует учитывать тяжелые ионы, а двухионная модель, предложенная в [35], приведет к линейным членам, описывающим рекомбинацию. Но при высоких концентрациях электронов, имеющих место в период полярных сияний, эти соображения менее важны, чем в нормальных спокойных условиях (см. [20]).

В предположении пропорциональности между интен­ сивностью излучения и скоростью ионизации яркость /,

г| — объемная скорость эмиссии, постоянная k — отно­ шение между скоростью ионизации и яркостью оптического излучения, /, т], q являются функциями времени t.